金属及合金的回复与再结晶

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1、第七章金属及合金的回复与再结晶第一节形变金属与合金在退火过程中的变化第二节回复第三节再结晶第四节晶粒长大第五节金属的热加工1塑性变形功形变金属在退火过程中发生的现象热能（大部分）畸变能弹性应变能（3-12%）储存能（小部分）空位能位错能（80-90%）塑性变形后的金属材料的自由能升高在热力学上处于不稳定状态有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势常温下原子活动能力小不能发生明显的变化提高温度就能实现恢复低能状态退火回复再结晶晶粒长大金属发生塑性变形时，外力所做的功，大部分转化为热能，小部分（变形功的10％）保留在金属

2、内部，变为残留应力。2黄铜形变金属在退火过程中发生的现象回复:再结晶:晶粒长大:新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程；再结晶结束之后晶粒的继续长大现象。3§7-1形变金属在退火过程中的变化一、显微组织的变化二、储存能及内应力的变化三、力学性能的变化4晶粒保持纤维状或扁平状，显微组织上几乎不变化一、显微组织的变化§7-1形变金属在退火过程中的变化回复阶段：再结晶阶段：在变形的晶粒内部开始出现新的小晶粒；随时间的延长新晶粒不断出现并长大，直到完全改组为新的

3、、无畸变的细等轴晶粒。新晶粒互相吞食长大，得到稳定的尺寸。晶粒长大阶段:黄铜5黄铜退火过程中各个阶段的金相照片冷变形量为38％的组织580ºC保温3秒后的组织580ºC保温4秒后的组织580ºC保温8秒后的组织580ºC保温15分后的组织700ºC保温10分后的组织6二、储存能及内应力的变化再结晶再结晶再结晶123图7-2退火过程中的能量释放1-纯金属2-不纯金属3-合金能量的释放温度§7-1形变金属在退火过程中的变化内应力得以松弛；储存能的释放原子活动能力提高，迁移至平衡位置第一批再结晶晶粒出现的温度几乎全部被

4、消除储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分变形功剩余内应力可完全被消除第一类（宏观）内应力第二类（微观）内应力、第三类内应力（点阵畸变）部分消除回复阶段：再结晶阶段：7回复阶段：硬度略有下降，塑性有所提高位错密度减少有限再结晶阶段：强度硬度显著降低塑性大大提高位错密度显著下降三、力学性能的变化§7-1形变金属在退火过程中的变化冷塑性变形加工硬化退火软化8§7-2回复——退火的早期阶段一、退火温度和时间对回复过程的影响二、回复机制三、亚结构的变化四、回复退火的应用冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（

5、即再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。定义9一、退火温度和时间对回复过程的影响图7-4纯铁的屈服强度的回复动力学曲线§7-2回复温度越高，回复的程度越大时间越长，回复的程度越大对应每一个温度，存在一个回复程度的极限值，温度越高，极限值越高，到达极限值的时间越短初期变化较大，随后减慢到达极限值后，回复停止10再结晶再结晶再结晶12图7-2退火过程中的能量释放1-纯金属2-合金能量的释放温度一、退火温度和时间对回复过程的影响§7-2回复回复：原子迁移扩散过程,晶体缺陷数量的减少;储存能下降。纯金属和

6、合金在回复阶段储存能的释放程度不同。合金在回复阶段释放储存能的70%，大大降低随后的再结晶的驱动力。合金元素及杂质能够显著推迟金属的再结晶过程。第一批再结晶晶粒出现的温度11低温回复：主要涉及空位的运动，使空位密度大大下降。二、回复机制§7-2回复回复的微观行为：是空位和位错在退火过程中发生运动，从而改变其数量和组态的过程力学性能对空位不敏感，其值不出现变化中温回复：主要涉及位错的运动（滑移）。位错密度下降，位错缠结重新排列使亚晶规整化高温回复：主要涉及位错运动（滑移+攀移）。多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑

7、移面上的位错，通过滑移和攀移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。驱动力：储存能的降低12二、回复机制多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑移面上的位错，通过滑移和攀移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。13多边化使应变能降低二、回复机制§7-2回复上下相邻的同号刃型位错之间的区域内上面位错的拉应变场正好与下面位错的压应变场相叠加，互相部分抵消冷变形使平行的同号位错在滑移面上塞积它们的应变能是相加的，致使晶格弯曲高温回复过程中，多边化降低系统的应变能14§7-3再结晶一、再结晶晶核的形成与长大二、再结晶温度及其影响因素三

8、、再结晶晶粒长大的控制15定义：冷塑性变形后的金属加热到一定温度后，在原来的变形组织中产生无畸变的新晶粒，而且性能恢复到变形以前的完全软化状态的过程。§7-3再结晶驱动力:冷变形时所产生的储存能的降低16注意：再结晶和同素异构转变的异同点再结晶无晶格类型的变化；不是相变同素异构转变有晶格类型的变化；固态相变§7-3再结晶再结晶晶核的形成位置：塑性变形引起的最大畸变处再结晶